Inconel 718 vs Waspaloy: Nikkel Superalloy Val fyrir túrbínu diska forrit

Hvað eru Inconel 718 og Waspaloy og hvernig eru styrkingaraðferðir þeirra mismunandi?

Báðar málmblöndurnar eru úrkomu-hertar nikkel ofurblendir, en þær þróa styrk sinn úr mismunandi millimálmfasa: Níóbíninnihald Inconel 718 myndar gamma-tvöfalt-prime (Ni3Nb), metstöðugan líkama-miðaðan-tetragonal-fasa, á meðan Waspaluman-fasa er gamma-prime (Ni3(Al,Ti)), hitastöðugt andlit-miðjað-kubískum fasa - og þessi eini efnafræðilegi munur er undirrót næstum annarri greinarmun sem fjallað er um í þessari grein.

Heimild: Special Metals Corporation nafnsamsetningargögn fyrir INCONEL álfelgur 718 og Waspaloy tækniblöð (SMC-045 og SMC-011).

Mest áberandi munurinn á efnafræði er umtalsvert kóbaltinnihald Waspaloy (12-15%) á móti nauðsynlegri skorti 718 á kóbalti (1% að hámarki) - kóbalt hækkar hitastigið þar sem gamma-prime helst stöðugt og hægir á grófun þess, sem er hluti af því hvers vegna Waspaloy heldur betur við hitastig við viðvarandi hækkun.

Skortur á níóbíum í Waspaloy, og samsvarandi skortur á verulegu áli og títan í 718, er hinn skilgreindi skiptingin: 718 var vísvitandi hannað í kringum gamma-tvöfaldur-prime, sérstaklega vegna þess að sá fasi myndast hægar við öldrun, sem (eins og síðari kaflar um frábæra 718 heimildir útskýra) er bein hæfni.

Hvaða álfelgur hefur hærra hámarksþjónustuhitastig fyrir túrbínudiska?

Bilið er minna en almennt er gert ráð fyrir í sérstöku tilviki hverfladiska: Inconel 718 bókmenntir Special Metals segja að málmblönduna sé stöðugt nothæf í um 704 gráður (1.300 gráður F), á meðan eigin Waspaloy bókmenntir hylja mikilvægar snúningsnotkun - nákvæmlega flokkurinn hverfladiskar falla í {{50} gráður (F20 gráður) (F20 gráður) hærra, oft-tilvitnað 870 gráðu (1.600 gráður F) þak sérstaklega fyrir önnur, minna krefjandi, ekki-snúningsnotkun.

Heimild: Special Metals Corporation, INCONEL álfelgur 718 og Waspaloy tækniblöð (SMC-045 og SMC-011).

Þetta er virkilega gagnleg leiðrétting á algengri ofureinföldun. Mikið af aukabókmenntum þar sem þessar tvær málmblöndur eru bornar saman segir hreint út að "Waspaloy höndli hærra hitastig en 718," og vitnar í 870 gráðu töluna án þess að þetta þak eigi við um vélbúnað sem ekki-snýst, ekki hverfla- og þjöppudiskana sem þessi grein fjallar sérstaklega um.

Að því er varðar diskforritið sjálft, setja framleiðendur beggja málmblöndunnar samfellda-þjónustuþakið í um það bil 50 gráður hvert frá öðru. Nákvæmari og gagnlegri innramman er ekki „Waspaloy rennur heitari“ heldur „Waspaloy heldur meiri styrk innan hitastigssviðs sem báðar málmblöndur þola“ - sem er viðfangsefni næstu tveggja hluta.

Hvers vegna heldur gamma-Prime styrkleika betri en gamma-tvöfalt-prime við viðvarandi háan hita?

Gamma-tvöfaldur-eining er metstöðuglegur fasi sem breytist smám saman í orthorhombic deltafasa (einnig Ni3Nb, en ekki-styrking) við langvarandi háan-hita, veikist 718; gamma-prime gangast ekki undir samsvarandi umbreytingu og í staðinn grófst það einfaldlega hægar, þess vegna bjóða gamma-prime-styrktar málmblöndur eins og Waspaloy almennt betri örbyggingarstöðugleika við langvarandi háan-hitaþjónustu.

Þessi greinarmunur útskýrir hvers vegna hámarksþjónustuhitastig 718 er lýst með tilliti til fasabreytingarþröskulds, á meðan Waspaloy er lýst meira með tilliti til oxunarþols og skammtímastyrkshalds -, málmblöndurnar tvær eru að nálgast mörk sín með raunverulega mismunandi bilunaraðferðum. Það útskýrir líka hvers vegna 718 var aldrei ætlað að keppa við gamma-blendi málmblöndur á allra heitustu punktum í heitum hluta gashverfla; Raunverulegt samkeppnisforskot 718 liggur á hitabilinu undir delta-umbreytingarþröskuldinum, þar sem samsetning þess styrkleika, suðuhæfni og kostnaðar er betri en valkostur, ekki í samsvarandi Waspaloy eða nýrri duft-málmvinnslu diska málmblöndur gráðu-fyrir-gráðu við hæsta hitastig diskafelgur.

Hvernig bera málmblöndurnar tvær saman í skrið og streitu-rofstyrk?

Útgefinn 1.000{{10} klst. rofstyrkur Waspaloy fellur úr 89 ksi (615 MPa) við 1.200 gráður F niður í 16 ksi (110 MPa) við 1.600 gráður F - og vegna þess að einkaleyfi og vörurit Sérstakra málma staðfesta sérstaklega styrkleika Inconel og 5. ksi við 1.600 gráður F, almenna stefnan er skýr, jafnvel án fullkomlega samræmdrar hlið-við-hliðarprófun: innan samnýtts rekstrarsviðs heldur Waspaloy's gamma-prime burðargetu- á skilvirkari hátt en 718's gammadou{21}

Heimild: Special Metals Corporation, dæmigerður skrið-rofaeiginleikar, Waspaloy tækniskýrsla SMC-011 (ákjósanlegur há-hitagangur og hitameðferð við streitubrot).

Lesendur ættu að hafa í huga að rofstyrkur og tog-/flæðistyrkur eru skyldir en aðgreindir eiginleikar, þannig að þennan samanburð ætti að lesa í stefnu frekar en sem nákvæmt, samræmt viðmið - málið er að báðar tölurnar, dregnar óháð frá eigin bókmenntum hvers málmblöndu, vísa í sömu átt. Fyrir diskhönnun þar sem stjórnandi bilunarhamur er skrið eða streitu-rof við viðvarandi hitastig (frekar en lítilli-þreytu eða togofhleðslu), er þessi styrkleiki ein sterkasta tæknilega rökin fyrir því að velja Waspaloy yfir 718 innan sameiginlegs rekstrarglugga þeirra.

Hvaða álfelgur er auðveldara að suða og búa til?

Inconel 718 er ein sú alda-herjanlegasta nikkelofurblendi einmitt vegna þess að gamma-tvöfalt-frumefni myndast hægt við öldrun, sem gerir suðu kleift að búa til í lausninni-glýjuð ástandi án þess að for-sprunga; Waspaloy, aftur á móti, er beinlínis lýst af Special Metals sem efni sem "ekki auðvelt að soða utan mjög vandlega stjórnaðra aðstæðna," sem er viðkvæmt fyrir heitri-stuttri hegðun og álags-aldurssprungum, og verður aðeins að soða í því ástandi sem -meðhöndlað er með meðhöndla alla íhlutinn endur-upplausnina á eftir fyrir þjónustu.

Þetta er að öllum líkindum stærsti hagnýti munurinn á málmblöndunum tveimur fyrir framleiðendur og viðgerðarverkstæði. Álags-öldrunarsprunga á sér stað þegar hraðmyndandi styrkjandi botnfall myndar streitu á og í kringum suðuhitasvæði-hraðar en efnið getur slakað á því og sprungur samskeytin á meðan á hitameðhöndluninni stendur sem ætlað er að styrkja það.

Tiltölulega hröð úrkomuhvarfafræði Gamma-prime gerir Waspaloy raunverulega viðkvæman fyrir þessari bilunarham, þess vegna mælir Special Metals með hraðasta hagnýta hitunarhraða lausnarinnar-glæðingarhitastigs sérstaklega til að lágmarka tíma sem varið er í álagi-aldur-aldrar-sprungusviðs{4} og hvers vegna hitastigsmeðferð{4} og beinlínis lægri en hitameðhöndluð-unnið efni. Hægari myndun gamma-tvöfaldurs-prime gefur 718 mun breiðari, fyrirgefnari vinnsluglugga af nákvæmlega sömu ástæðu og 718 sýnir breitt, fyrirgefandi heitt-vinnsluhitasvið-við smíða, eins og fjallað er um í fylgigrein í þessari röð.

Hvaða álfelgur er auðveldara að véla?

Waspaloy er beinlínis auðkenndur af Special Metals sem „meðal erfiðustu ofurblendinna í vinnslu,“ á meðan Inconel 718, þó enn sé verulega erfiðara í vinnslu en ryðfríu stáli, er almennt álitið vinnanlegra en gamma-prime-styrktar málmblöndur eins og Waspaloy {{3} margföldun í vinnslu í raun, túrbínudiskur þarf venjulega.

Vinnanleikamunur blandast saman yfir alla framleiðsluröð disks - grófvinnslu eftir smíða, klára vinnslu eftir hitameðhöndlun og allar síðari endurvinnslur - þannig að jafnvel hóflegur munur á hverri-aðgerð á endingartíma verkfæra, skurðarhraða eða náanlegum yfirborðsfrágangi verður þýðingarmikill heildarkostnaður og leiðtími yfir{{3}. Þessi vinnsluerfiðleikar eru beintengdir við sama kóbalt- og gamma-eiginleikahlutfallið sem gefur Waspaloy aukinn-hitastyrkleika: eiginleikarnir sem gera málmblönduna þola aflögun í notkun eru að mestu sömu eiginleikar sem gera það að verkum að það þolir að fjarlægja efni í vélaverkstæði.

Hvernig bera blöndurnar tvær saman hvað varðar heitt-vinnusvið og smíðahæfni?

Heitt-vinnusvið Waspaloy (1.800-2.140 gráður F) situr við svipað háhitasvið og Inconel 718 (1.650-2.050 gráður F), en Waspaloy hefur skarpari bilunarstillingar í báða enda - heitt fyrir neðan,{0} möguleg sprunga{0}. yfir 2.150 gráður F - og vinnuharðnar mjög hratt, sem er ástæðan fyrir því að milliglæðing er venjulega nauðsynleg við kaldformunaraðgerðir sem 718 þolir oft með færri truflunum.

Heimild: Special Metals Corporation, INCONEL álfelgur 718 og Waspaloy tækniblöð (SMC-045 og SMC-011).

Hvernig bera staðalhita-meðhöndlunarloturnar saman?

Hefðbundin hitameðferð Waspaloy felur í sér viðbótarskref 718 krefst ekki - stöðugleikaglæðingar milli lausnarmeðferðar og öldrunar - sem gerir ferli Waspaloy bæði lengra og -næmari, í samræmi við meira næmni þess fyrir álags-tengdum sprungum ef áætluninni er ekki fylgt nákvæmlega.

Heimild: Special Metals Corporation, INCONEL álfelgur 718 og Waspaloy tækniblöð (SMC-045 og SMC-011).

Meðalstöðugleikaþrep Waspaloy er til staðar til að fella út korn-markakarbíð á stjórnaðan hátt áður en öldrunarskrefið þróar magn gamma-prime styrking - val á raðgreiningu sem dregur úr næmni fyrir síðari korna-markaárás á röngum tíma í notkun en getur bætt við raunverulegum tímapunkti í notkun. Þetta er enn ein tjáningin á sama undirliggjandi þema sem liggur í gegnum þessa grein: Yfirburða háan-hitastyrkshald Waspaloy er keypt á kostnað þrengra, minna fyrirgefandi, þyngra framleiðsluferlis.

Kemur kóbaltinnihald til kostnaðar og framboðs fyrir Waspaloy?

Já - Waspaloy's 12-15% kóbaltinnihald er ósvikinn, byggingarkostnaður og framboðs-munur frá Inconel 718, sem inniheldur í rauninni ekkert (1% að hámarki); Kóbalt er minni, landfræðilega samþjappaðra og sögulega meira verð-markaður en nikkel, króm eða mólýbden, og tilvist þess í tveggja stafa þyngdarprósentu í Waspaloy er ekki minniháttar málmblöndun neðanmálsgrein.

Þetta er ekki fullyrðing um tiltekið núverandi verðálag, sem sveiflast með markaðsaðstæðum fyrir kóbalt og ætti að vera staðfest gegn núverandi verðtilboðum -, það er byggingafræðileg athugun á undirliggjandi efniskostnaðaráhættu þessara tveggja málmblöndur. Ákvörðun um efnislýsingu milli 718 og Waspaloy er að hluta til ákvörðun um hversu stór hluti kostnaðargrunns fullunna hlutans ætti að verða fyrir óstöðugleika á kóbaltmarkaði frekar en tiltölulega stöðugri nikkel-, króm- og mólýbdenmarkaðir sem báðir málmblöndur deila að öðru leyti.

Hvaða staðlar gilda um hverja málmblöndu fyrir túrbínudiskakaup?

Báðar málmblöndurnar deila ASTM B637 sem sameiginlegri stöng og smíða-birgðaforskrift, en hver ber sína sérstaka fjölskyldu af AMS forskriftum sem endurspegla mismunandi hita-meðferðarraðir þeirra - Forskriftarsett Waspaloy aðskilur skýrt lausn-meðhöndluð-aðeins efni (AMS 7,05) og fullkomlega lausn-stöðugleika-og-aldrað efni (AMS 5704, AMS 5707, AMS 5709), sama rökrétta skiptingin sem fjallað er um fyrir Inconel 718 AMS 5662/5663 parið í fylgigrein.

Heimild: Special Metals Corporation, "Available Products and Specifications," INCONEL álfelgur 718 og Waspaloy tækniblöð.

Hvaða málmblöndu ættir þú að tilgreina fyrir túrbínudiskaforrit?

Tilgreindu Inconel 718 fyrir þjöppudiska, viftudiska og túrbínudiska með lægri-hita þar sem rekstrarhitastig helst þægilega undir u.þ.b. 600-650 gráðum, þar sem framleiðslukostnaður, suðuhæfni og vélhæfni skipta máli og þar sem kóbalt-markaðskostnaður er áhyggjuefni; tilgreindu Waspaloy þar sem diskurinn sér viðvarandi virkni á 540-650 gráðu sviðinu og skrið-/spennubrotsstyrkur varðveisla á löngum þjónustutímabili er ráðandi hönnunardrifinn.

Veldu Inconel 718 fyrir:Þjöppu-, viftu- og túrbínudiskar með lægri-hita virka vel innan stöðugs-þjónustusviðs 718.

Veldu Inconel 718 fyrir:Diskar eða vélbúnaður sem mun krefjast suðu, suðuviðgerðar eða umfangsmikilla vinnslu sem hluti af framleiðslu.

Veldu Inconel 718 fyrir:Forrit þar sem lægri efniskostnaður og minni áhrif á kóbalt-sveiflur á markaðsverði eru forgangsverkefni.

Veldu Waspaloy fyrir:Túrbínudiskar og snúningsvélbúnaður sem starfar á u.þ.b. 540-650 gráðu bilinu þar sem viðvarandi skrið og álagsrofsstyrkur stjórnar endingu disksins.

Veldu Waspaloy fyrir:Forrit þar sem framleiðandinn hefur hæfar, vel stýrðar suðuaðferðir sem geta stjórnað álags-aldri sprungunæmi Waspaloy eða þar sem hönnunin forðast suðu á háum-álagsstöðum algjörlega.

Veldu Waspaloy fyrir:Eldri vélaforrit og viðgerðar-/endurskoðunarvinna þar sem Waspaloy er hæfur, teikning-útkallað-efni og skipting er ekki valkostur.

Athugaðu að bæði 718 og Waspaloy hafa verið bætt við nýjustu vélarhönnunina með duft-málmvinnslu gamma-prime/gamma-tvöfaldri-prime ofurblendiblöndur sem eru þróaðar sérstaklega til að ýta undir{5} hitastigsgetu skífunnar{6} enn frekar- fyrir heitustu hverfladiskastöðurnar utan hagnýt svið hvorrar málmblöndunnar. lýsir vel-rótgrónu, enn-viðeigandi vali, ekki öllu landslagi nútíma túrbínudiskaefna.

Algengar spurningar

Sp.: Er Waspaloy sterkari en Inconel 718?

A: Við viðvarandi hækkuð hitastig innan sameiginlegs rekstrarsviðs þeirra, já - Waspaloy's gamma-prime styrking fasi heldur burðargetu- áreiðanlegri en 718's gamma-tvöfaldur-prime, sem er hætt við að breytast í non- deltafasa. Við stofuhita er hægt að hitameðhöndla báðar málmblöndurnar við sambærilegar-hástyrk skilyrði.

Sp.: Virkar Waspaloy virkilega við hærra hitastig en Inconel 718?

A: Ekki eins mikið og almennt er gert ráð fyrir sérstaklega fyrir hverfladiska. Sérstakar málmar eigin bókmenntahúfur Waspaloy við 650 gráður (1.200 gráður F) fyrir mikilvæga snúningsnotkun eins og diska, á móti 718 704 gráður (1.300 gráður F) samfellt- þjónustuloft. Oft-tilvitnuð 870 gráðu (1.600 gráðu F) getu Waspaloy á við um minna krefjandi forrit sem ekki-snúast, ekki hverfladiska.

Sp.: Af hverju er auðveldara að suða Inconel 718 en Waspaloy?

A: 718's gamma-tvöfaldur-grunnstyrkingarfasinn myndast hægt við öldrun, þannig að hægt er að búa til suðu í lausninni-glýjuð ástandi án þess að sprunga við síðari hitameðferð. Gamma-frumfasi Waspaloy myndast mun hraðar, sem gerir málmblönduna viðkvæmt fyrir álags-aldurssprungu; Special Metals segir að Waspaloy sé ekki auðvelt að soða utan vandlega stýrðra aðstæðna og verður aðeins að soða í því ástandi sem -meðhöndlað er með lausninni, með endurbótinni-lausninni í heild sinni.

Sp.: Er Waspaloy dýrari en Inconel 718?

A: 12-15% kóbaltinnihald Waspaloy (á móti 718 sem er í meginatriðum kóbalt-frjáls efnafræði) er byggingarkostnaður og framboðs-munur, þar sem kóbalt er minni og verðsveigjanlegri markaður en nikkel eða króm. Samhliða erfiðari vinnslu Waspaloy og kröfuharðari framleiðsluþörf, ber það almennt hærri heildarafhendingarkostnað, þó að nákvæm iðgjöld ættu að vera staðfest gegn núverandi markaðsverði.

Sp.: Er hægt að nota Inconel 718 sem beinan staðgöngu fyrir Waspaloy í túrbínudiski?

A: Ekki sjálfkrafa. Þó að 718 sé auðveldara og ódýrara að búa til, þá er stöðugt-þak þjónustuhitastigs og hækkuð-varðhaldsstyrkur hitastigs frábrugðinn Waspaloy, og skiptingar á túrbínudiskum krefjast fullrar tæknilegrar endurhæfingar miðað við hitastig, streitu og þjónustu-lífskröfur tiltekinnar vélar - ekki bara eins og-viður{{7}wap.

Sp.: Hvaða álfelgur er auðveldara að vinna, Inconel 718 eða Waspaloy?

A: Inconel 718 er almennt talið vinnanlegra. Special Metals lýsir Waspaloy beinlínis sem meðal erfiðustu ofurblendianna í vinnslu, sem er bein afleiðing af sama kóbaltinnihaldi og gamma-rúmmálshlutfalli sem gefa því betri aukinn-hitastyrk.